台灣農業機械智能化之現況與展望

雷鵬魁中興大學教授

中華農業機械學會理事長

2018/12/05

目錄

•前言

•研發現況

•執行成果

•未來發展與展望

2

⼈永續

農業

環

境

產

業

降低風險

增加韌性

可預測性

前言

農業人力老化

人才培育有學用落差

農業經營缺工

3

氣候變遷加劇

耕地面積細碎化

自然資源日漸枯竭

糧食安全與農產品(食品)安全受到重視

經營結構以小農為主，易受貿易自由化影響

台灣農業面臨之困境與挑戰

永續農業

4

台灣農業機械產業概況

99年~102年農業(含農漁牧)機械產值約維持在新台幣120億元左右，至105年達約

143.7億元。

106年農業機械產值為128.1億元，與105年相比略微減少15.6億元；但出口值由105年

90.4億成長至106年93.4億(增加約3億元)，外銷比重達72.9%。

99年 100年 101年 102年 103年 104年 105年 106年

(資料來源：財政部關務署；台灣經濟研究院)

(本統計不含溫室及畜舍鋼構及土建設施產值)

新台

幣千

元

歷年農業機械產值與進出口值16,000,000

12,000,000

8,000,000

4,000,000

0農業機械產值

出口值

進口值

5

106年台灣農機熱銷機種出口情形

台灣農機具主要外銷品項為• 噴霧機(出口產值約新台幣6.5億元)• 農用乾燥機(出口產值約新台幣5.6億元)• 動力割草機(出口產值約新台幣1.9億元)• 中耕機(出口產值約新台幣0.5億元)

台灣農機具主要出口國家為• 東南亞• 印度

資料來源：台灣財政部關務署

6

研發現況 推動智慧農業 提升農業競爭力

產業策進業界參與

人才培育標竿學習

示 範 場 域

蝴蝶蘭產業

種苗產業

菇類產業

農業設施

家禽產業

生乳產業

養殖漁產業

海洋漁產業

外銷主力

作物產業

共通平台

整合技術

稻作產業

設施利用型 露地生產型

生產端 消費端智慧生產

數位服務

7

智慧農業4.0共通資訊平台

資料來源：台灣農委會

8

106年執行結果

107年介接規劃(虛線)

統一由單一管理系統操控

自動化 機械化

專家數據庫

茄科嫁接苗

葉菜苗

草莓苗

內部資訊

預測模組

短期葉菜移植機

已開發雛型機可調整行株距，適用種類廣

遠端程控/隔離

6家示範場域智能操控場內環境建立種苗最適生長模式生產高品質種苗

環境與種苗大數據收集及分析

生產管理系統

• 接單排產流程

• 播種庫存管理

• 出貨收款流程

• 統計分析報表

• 資材物料管理

• 數位訂單服務

基本功能

取代紙本操作電子作業系統5家示範場域

外部資訊

天氣預報

市場訊息

…….. 產銷預警

智慧化

界接

執行成果-種苗領航產業

資料來源：台灣農委會

9

智能連續孵化系統

種雞智慧化生產管理決策平台

雞肉自動分切設備

蛋品物聯網系統

中央統籌決策系統(ERP)

育種

養殖

加工

銷售家禽養殖大數據系統之建構 智能水禽舍環控系統模組化水禽舍監控系統

屠宰分切廠養殖場

蛋品加工廠銷售育種

孵化

智能化土雞飼養監測系統智能化土雞飼養監控系統雞隻進食及行為模式監視系統雞隻擾動機器人

禽蛋智能化搬運系統鴨蛋醃製桶智能倉儲設備

蛋品紙箱組合封箱搬運系統雞蛋包裝廠彈性運搬系統

家禽養殖大數據系統之分析

紅色字體：106年成果黑色字體：107年預計進行

元進莊

立瑞

浤良

廣大利蛋品

凱馨

執行成果-家禽領航產業

資料來源：台灣農委會

10

在實地的芒果園與木瓜園採收測試中，一位 50~60歲的農民，原本在工作一小時後便需稍事休息，但在穿戴輔具的協助下，工作時間可延長至2.5個小時左右才需休息。獲得5%以上的省力數值。

智慧採摘手套與APP管理軟體結合

開發智能機具與人機輔具系統

智慧手環

技術感測器

藍芽傳輸至手機

開機畫面

採收管理app軟體

11

食安溯源分析

吉園圃安全蔬果標章產銷履歷農產品標章

生產追溯QRcode

CAS有機農產品標章CAS台灣優良農產品標章

透過四章1Q的資料結合地理資訊，提供多樣化數位服務

提供資料查詢

• 提供校園或教育部查詢四

章1Q之生產者分佈，可

購買相關四章1Q之食材

地產地銷、減少碳足跡

• 溯源資訊結合生產者地理

資訊，提供在地需求查詢，

讓農產品可以地產地銷，

並可以減少碳足跡

後續推廣

•公司團膳

•軍方餐廳

•溯源餐廳

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未來發展

•種苗

•肥料/飼料

•農藥/動物用藥

•農機

•勞力

•土地

•溫室

•感監測器

•省力設施/設備

•採收機

•搬運車

•預冷場/屠宰場

•分級

•包裝

• 冷藏車

• 冷藏櫃

• 冷藏庫

• 初級加工

• 包裝

•物流中心

•冷鏈倉

•集貨商

• 配銷中心

•冷藏商架

農業價值鏈活動

投入因素 生產場域採收/

屠宰

運儲/

加工

行銷

內銷

外銷

13

科技與農業的關聯

資料來源：台灣農委會

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未來農業生產需求與模式

人機輔具

預測分析

作物與土壤

健康監測

農業機器人

省力輔具 女力機械

除草 採收 擠乳

天氣預報 產量預測

作物生長分析 土壤營養元素分析

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未來規劃

分年研究重點

108年度 • 省工/省力

109年度 • 電動化

110年度 • 數位化

111年度 • 無線化

產業需求

技術缺口

策略與作法

盤點

關鍵技術媒合

政府資源媒合

農機發展社群

媒合

交流會

座談會

推廣

產業

範疇畜牧相

關機械

溫室作

業機械⽥間作

業機械

農產加

工機械

⽔產相

關機械

產業

範疇

16

IoT AI智能機器學習 大數據

資料的有效性、可用性、

一致性及完整性

育種 栽培 採後處理

智慧

農業

害蟲偵測與管理

作物與土壤監測

遙控設備監測

食品安全與品質

溫室內氣候控制與管理

畜禽生長與健康監測

⽔資源保育與灌溉 環境友善的施肥與噴藥 雜草偵測 智慧農機 農業災害評估 農⽥管理軟體

先端技術

資料治理

農業技術

人才培育

未來技術發展方向

先端技術

資料治理

農業技術

人才培育

智慧灌溉系統

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透過建立即時監控設備，建立智慧灌溉決策管理系統。

傳統灌溉• 坵塊

農民或掌⽔工按輪灌配⽔計畫手動啟閉設備取⽔

• 給⽔路分⽔

掌⽔工依照經驗透過移動式閘板設備手動控制分⽔

• 輪區⽔門

⽔利會人員手動啟閉閘門，再目測量⽔堰⽔位配合⽔位流量轉換表，確保放⽔量等於計畫供⽔量

智慧灌溉• 坵塊

農民現場手動、現場或遠端遙控啟閉、系統自動控制

• 給⽔路分⽔

掌⽔工手動控制機械設備分⽔(無監測設備)

• 輪區⽔門

⽔利會人員現場手動、現場或遠端遙控啟閉閘門，量⽔堰⽔位計感測⽔位即時檢核放⽔量使否如預期

• 資料感測傳輸

設備感測資料透過LoRaWAN上傳至Gateway，再透過4G上傳至雲端系統；或設備感測資料直接透過NB-IOT上傳雲端系統

• 智慧灌溉系統

IEN平台依感測資料分析判斷建議決策，並回送特定人士或控制設備

溫度、雨量、地下⽔位

18

感謝聆聽Thanks for Your Listening

敬請賜教Please Give Some Comments

19

20

600位契作農民組成稻米產銷專業區

智農技術應用示範場域

育苗場省工搬運機械稻種披衣技術與滲調資材直播水稻品種推薦與栽培管理系統

糧倉管理

科學化田間管理資訊田間管理建議

生產追溯

田間智能栽培管理

水稻直播體系導入

智能防蟲糧倉管理系統稻穀智慧低溫倉儲品質管理之ICT與自動化裝置應用(業參)

田間調查行動應用

田間管理智能感測器開發蟲害智能化監測系統福壽螺清除機具無人飛行載具對水稻病害監測辨識技術之研發水稻生產專家系統建置

營養診斷智能化影像辨識系統研發

生產與消費資訊系統整合串聯:

生產/消費鏈結互動系統建置

農機商務雲端調度交易平台

建置

種苗生產配撥交易平台建置

執行成果-稻作領航產業

資料來源：台灣農委會

https://www.google.com/imgres?imgurl=https://cdn.pixabay.com/photo/2016/09/13/13/16/big-data-1667212_960_720.png&imgrefurl=https://pixabay.com/zh/%E5%A4%A7%E6%95%B0%E6%8D%AE-%E4%BF%A1%E6%81%AF-%E6%8A%80%E6%9C%AF-%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA-%E6%95%B0%E6%8D%AE-%E5%AD%98%E5%82%A8-%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93-1667212/&docid=y4x7arZCVmBRxM&tbnid=ZJb88Zha8x3yIM:&vet=1&w=960&h=683&bih=616&biw=1200&ved=0ahUKEwjC7M-uiKTWAhXRq5QKHamrA8oQMwgmKAIwAg&iact=c&ictx=1https://www.google.com/imgres?imgurl=https://cdn.pixabay.com/photo/2016/09/13/13/16/big-data-1667212_960_720.png&imgrefurl=https://pixabay.com/zh/%E5%A4%A7%E6%95%B0%E6%8D%AE-%E4%BF%A1%E6%81%AF-%E6%8A%80%E6%9C%AF-%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA-%E6%95%B0%E6%8D%AE-%E5%AD%98%E5%82%A8-%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93-1667212/&docid=y4x7arZCVmBRxM&tbnid=ZJb88Zha8x3yIM:&vet=1&w=960&h=683&bih=616&biw=1200&ved=0ahUKEwjC7M-uiKTWAhXRq5QKHamrA8oQMwgmKAIwAg&iact=c&ictx=1https://pixabay.com/zh/%E4%B9%B0-%E5%95%86%E5%8A%A1%E9%83%A8-%E6%B6%88%E8%B4%B9%E8%80%85-%E6%97%B6%E5%B0%9A-%E5%A5%B3%E6%80%A7-%E5%A5%B3%E5%AD%A9-%E5%BF%AB%E4%B9%90-%E8%B4%AD%E7%89%A9-%E5%AD%98%E5%82%A8-1299519/https://pixabay.com/zh/%E4%B9%B0-%E5%95%86%E5%8A%A1%E9%83%A8-%E6%B6%88%E8%B4%B9%E8%80%85-%E6%97%B6%E5%B0%9A-%E5%A5%B3%E6%80%A7-%E5%A5%B3%E5%AD%A9-%E5%BF%AB%E4%B9%90-%E8%B4%AD%E7%89%A9-%E5%AD%98%E5%82%A8-1299519/

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感測數據雲端作業

智農聯盟產銷物聯網

人機輔具智能工具

模組化系統作業平台

菇類

自動化太空包作業系統 菇類全環控栽培系統

(106-109)

(106-107) (106-107)

(106-107)

液體菌種發酵及接種系統 菇類栽培電能監控

技術整合整廠輸出

資通訊管理

自動化採收分級包裝

全環控栽培雲端監控

自動製包自動接種自動搬運

菇類產業鏈

液體菌種

(106-107) (106-109) (106-107) (108-109) (107-108) (108-109)

執行成果-菇類領航產業

資料來源：台灣農委會

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省工栽培

開發自動化換盆、澆水及噴藥設備等人機協同自動化機械及省工輔具，降低人力需求

智慧生產

導入產程管理、生理感測、影像生長與辨識系統、提升質量。巨量資料融合專家意見建立參數化產銷資訊共通平台，有效連結生產端與消費端

• 倚重人工• 人工換盆• 人工澆⽔• 人工搬運

現在 106-107

• 導入省工機具• 機械換盆• 自動澆⽔• 省工搬運

• 設施控制精準• 缺乏數據管理

與傳承• 產銷資訊缺乏

連接，無法計畫性生產

• 產程回饋管理• 動態控制邏輯• 智慧感測• 生理檢測• 驗證溫室導入技

術設備• 建置知識大數據

執行成果-蝴蝶蘭領航產業

資料來源：台灣農委會

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1. 導入推草料餵養牛隻機器人，可減少人工推料次數及時間，縮短牛隻吃料時間與避免牛隻跪下吃料行為，有效提升牛群產乳性能，提高乳牛產業產能與品質。導入後可增加進食次數，牛群全體的乾糧攝取量增加6~10%，乳量增加3~8%，推料機可有效取代每日3-4小時人力需求

2. 推動推草料餵養牛隻機器人在林樹枝種牛場、裕群種牛場及茂興種牛場等三個規模不同的示範場域運作，藉已取得推草料餵養牛隻機器人之耐用程度

3. 輔導養牛場，（包括自行採購機台）推草料餵養牛隻機器人有28台，在苗栗、台中、彰化、雲林、嘉義、台南等六縣市乳牛場運用

4. 每日擠乳動線：台南梅桂種牛場自費購入荷蘭製櫥櫃型擠乳機器人(Lely)，於本(2017)年9月20日裝機運用

5. 每日餵養牛隻動線：台東縣唯豪畜牧場自費購入荷蘭製於本(2017)年1月9日裝置亞洲第一台智慧型4.0「配料、餵料、推料」三機一體的餵牛機器人(TriOliet)

執行成果-生乳領航產業

遠端指導維修乳牛場設備及照護牛隻新型互動視訊系統

推草料餵牛機器人代替飼養工

資料來源：台灣農委會

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精準決策

養成培育

智能環控

模組設施

產銷聯網

生產追溯

參數資料

輔助決策

智慧化養殖

生物活動力監測系統

感測端及水質感控聯網技術

環境氣象參數感測模組

設施聯網感測模組

養殖決策可視化系統

精準養殖

環控省工節能

產銷動態調節

智慧輔助決策

流量開度控制模組

增氧回授控制技術

智慧決策模式 自動增氧模式 強制手動增氧模式

執行成果-養殖漁領航產業

資料來源：台灣農委會

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海洋漁產業智慧化生產

政策管理面 產業需求面

漁業管理強度提升

漁業管理系統流程建立

電子觀察員系統開發 漁獲物影像辨識 漁獲體長感測元件開發

(107)開發系統漁船測試 (107)自動回傳系統至監控中心作業

省工省能技術提升

產業自動化、提升作業效率

智能LED集魚燈具原型開發 秋刀魚選別機系統雛型開發(106)

(107)智能LED集魚燈具效益分析 (107)秋刀魚選別、整排機系統效益

分析

運用智能、智慧科技，協助漁船主掌握漁船漁獲動態資訊及節省作業成本。

讓我國觀察員含蓋率增加，符合區域性漁業管理組織(RFMOs)對海洋漁業資源養護及管理措施需求。

執行成果-海洋漁領航產業

資料來源：台灣農委會

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「智慧灌溉與環控」可用遠端方式監控，異常發佈警示

導入機械學習、開發黃色黏蟲紙害蟲影像辨識技術

移動式植物生理感測＆CFD模擬技術

開發應用紅外線單體感測技術，智慧感測⽔份蒸散

快速且精確蒸發散量演算

機械學習+雲端運算

106年智慧灌溉+環控+生理感測+蟲害辨識基礎技術建立

107 ~109年生理感測肥灌控制+感測物聯網+智慧蟲害辨識+人機輔具+共通資訊平台應用…

執行成果-農業設施領航產業

養液成分雲端監控模組

資料來源：台灣農委會

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人機協同智能機具應用/智能化溯源生產、管理研發及應用

提升產業生產效益及精準度

*人力老化及缺工*人機不足*溯源資料串聯性不足*基礎產銷參數不足

節省人力10-50％

智慧化省工作業開發

毛豆農場智慧型管理系統結萵田間管理資訊平台茶園環境參數自動感測鳳梨採收作業資訊數位化

田間智能栽培管理

降低生產成本10-30％

大數據

資料

物聯網生產及消費資訊透明化

肥料及

農藥資訊環境參數

GPS/GIS/

影像辨識

冷鏈及貯運管理

採後處理智慧化技術/智慧冷鏈系統

出口退櫃率低於1％/建立外銷果實

品質指標

智農溯源管理系統

生產規劃及排程檢疫規定訂

單管理

強化溯源資訊聯結讓資源運用最佳化

田間資訊推播生產資訊回饋

藍色字體：108-109年會導入黑色字體：106-107年正在進行白色字體：106-109年全程目標

節省肥料10-30％

智慧害蟲監測開發

建立專家決策支援系統

執行成果-外銷主力作物產業

提升農產品在國際市場競爭力

資料來源：台灣農委會

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⽥間應用農用多旋翼噴藥、葉面施肥無人機標準作業程序

UAV以現行農藥使用規範噴灑效果初步評估

以UAV噴藥方法不論對勞力替代與節省、人體健康、用藥量的節省、殘毒的控制、食安的效益，都肯定其價值

在不改變現在農藥管理法規允許方法及用藥量下，進行12種作物的UAV噴藥標準作業方法(SOP)的建立，提供農民的操作規範參考

協助在鮮食玉米、外銷萵苣等農企業的UAV噴藥測試驗證皆獲業者肯定

執行成果-共通性技術研發無人機噴藥與施肥管理

玉米

紅龍果

資料來源：台灣農委會

完全揭露、自主管理改造QR code內涵與呈現方式

新QR code生產履歷

顯示農地正確位置確保生產周遭環境

提供生產者資訊(照片)

農地位置

農民資訊

批次揭露健康、安全

農藥檢驗

定時土壤水質檢驗確保無污染風險

環境安全

完整每日氣候資訊，掌握玉米生長品質

環境氣候

以照片揭露作物管理過程，以圖為證

生長履歷

資料來源：台灣農委會